7/25/2019 26-494-1-PB

1/4

8 Pengaruh Perbedaan Temperatur Cetakan Logam TerhadapFluiditas dan Struktur Mikro Mg-44%Al

PENGARUH PERBEDAAN TEMPERATUR CETAKAN LOGAM

TERHADAP FLUIDITAS DAN STRUKTUR MIKRO MG-44%AL

Amir Arifin (1)

(1)Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang Prabumulih Km 32, Inderalayae-mail : afin_mesin@yahoo.com

RingkasanPanjang fluiditas merupakan faktor yang mempengaruhi hasil coran pada dinding tipis,

semakin baik fluiditas maka kemampuan pengisian (feeding) logam semakin baik. Pada

cetakan yang tipis laju pendinginan terjadi cukup cepat sehingga mempercepat solidifikasi

benda cor. Tujuan penelitian ini mencari pengaruh temperatur cetakan yang optimal pada

pengecoran paduan magnesium Mg-44%Al. Pengecoroan dilakukan dengan metode gravity.

Cetakan dibuat dengan proses pemesinan. Penuangan dilakukan pada temperatur yang

berbeda (650oC, 700

oC dan 750

oC) dengan ketebalan cetakan 0,5 mm; 1mm; 1,5 mm; 2 mm;

2,5 mm; 3 mm; 3,5 mm;dan 4 mm. Fluiditas yang terpanjang terjadi pada temperatur cetakan

sampai 200

o

C terus terjadi peningkatan fluiditas pada temperatur penuangan 650

o

C dan700oC tetapi pada temperatur penuangan 700oC cenderung menurun. Semakin tinggi

temperatur penuangan maka struktur mikro yang dihasilkan cenderung semakin halus.

AbstractLenght of fluidity is one of important factor that give influence on thin wall casting. The

increasing lenght of fluidity will increase feeding ability molten metal. At the thin wall mould,

the cooling rate temperature move rapidly and then increasing solidification rate cast metal.

The aim of the research is studiying optimal mould temperature on Mg-44%Al casting process.

Gravity methode is used as this casting. The mould was made by machining process. Molten

metal was pouring on 650oC, 700

oC and 750

oC into difference mould temperature (650

oC,

700oC and 750

oC). the mould has difference thickness 0,5 mm; 1mm; 1,5 mm; 2 mm; 2,5 mm;

3 mm; 3,5 mm;dan 4 mm. The maximum length of fluidity at mould temperature 200oC on

pouring temperature 700oC. Each of mould temperature, Increasing lenght of fluidity untill

mould temprature 650oC and 700oC but decreasing lenght of fluidity after pouring temperatur750oC, at all difference mould temperatures.

Keywords:.mould temperature, fluidity, magnesium alloys

1. PENDAHULUAN

Pengecoran logam dapat didefinisikan sebagai prosespeleburan logam dan penuangan cairan logamkedalam sebuah cetakan untuk menghasilkan sebuahbentuk.

Gambar 1. Gear Box terbuat dari paduan magnesium

Parameter temperatur cetakan merupakan suatu hal

yang penting untuk diketahui karena faktor iniberkaitan erat dengan laju perpindahan panas yangterjadi antara lohgam cair dengan cetakan

Paduan magnesium banyak pula dipakai pada casingalat-alat elektronik seperti, handphone, kamera danlaptop. Casing ini umumnya mempunyai ketebalan

yang cukup tipis. Hal ini berarti pada prosespengecoran nya logam harus mempunyai kemampuanpengisian dinding tipis yang baik

2. KAJIAN PUSTAKA

2.1 Magnesium dan Paduan Magnesium

Magnesium mempunyai susunan atom heksagonal dan

mempunyai kekuatan tarik 19 kgf/mm2

setelahpenganilan, kekuatan mulur 9.8 kgf/mm2 danperpanjangannya 16% (Surdia, 1985).

Magnesium mempunyai titik cair pada temperatur650oC. Magnesium akan spontan bereaksi danlangsung terbakar jika terkena oksigen. Magnesium

7/25/2019 26-494-1-PB

2/4

JURNAL REKAYASA MESIN, VOL. 9 No. 1 MARET 2009 9

yang mencair harus dilindungi dari kontak denganoksigen yang ada diudara. Inilah salah satu kesulitandalam pengecoran magnesium, mencegahteroksidasinya magnesium cair dengan udara.

Metode pengkodean paduan magnesium diambil daristandar ASTM, huruf yang ada pada kodemelambangkan jumlah unsur utama dan juga

menunjukkan jumlah persentasenya (ASM MetalHandbook Casting, 1998). Contoh AZ91A, AZ91Bdan AZ91C yang menunjukkan:

Gambar 2: Diagram phasa biner Mg-Al(Barber, 2004).

A menunjukkan alumunium sebagai unsurpaduan terbesar

Zmenunjukkan zinc sebagai unsur paduanterbesar kedua

9 menunjukkan jumlah persentasealumunium, yang merupakan nilai tengahpersentase pembulatan antara 8.6 dan 9.4

1 menunjukkan jumlah persentase zinc,yang merupakan nilai tengah persentasepembulatan antara 0.6 dan 1.4

A huruf terakhir yang menunjukkantipe komposisi padauan berdasarkan

pengkodean dari ASTM

B dan C dalam contoh keduamerupakan jenis komposisi kedua dan

ketiga berdasarkan pengkodean dariASTM.

Sistem biner Mg-Al adalah sistem yang telah lamadigunakan dalam banyak pengecoran paduanmagnesium, selain itu juga terdapat beberapa paduanseperti AZ91, AM50, dan AM60 yang lazim

digunakan. Gambar 2 menunjukkan diagram phasaMg-Al.

Kelarutan maksimum Al dalam Mg yaitu 2,1wt%pada 25C sampai 12,6wt% pada temperatur eutektik437C. Komposisi eutektik adalah 32,3wt% danphasa eutektik adalah antara -Mg dan the -phase,dimana Mg17 Al12 seperti terlihat pada diagram

phasa.

2.2 Fluiditas

Fluiditas adalah kemampuan logam cair mengalir

dalam cetakan uji sampai berhenti karena terjadisolidifikasi (Campbell dan Harding, 1994).

Gambar 3.Misrunpada sudu turbin akibat kurangnya

fluiditas (Sabatino dkk, 2005).

Produk hasil pengecoran akan menjadi cacat apabila

sifat fluiditasnya jelek terutama pada kasuspengecoran benda-benda yang tipis, seperti pada kasussudu turbin pada gambar 3.

Fluiditas diukur dengan mengukur panjang cairanmetal yang mengalir ketika dituang didalam salurancetakan yang kecil, penampang saluran yang kecildiharapkan terjadi pendinginan yang cepat dan gradiensuhu yang besar (Sabatino dkk, 2005).

Panjang fluiditas berkaitan erat dengan gradientemperatur cetakan dan temperatur logam cair yang

dituang. Semakin tinggi besar gradiennya maka lajupembekuan pada logam cair semakin cepat.(lihat

gambar 4).

3. METODELOGI PENELITIAN

a. Cetakan Fluiditas

Cetakan uji fluiditas memakai model Qudong dkk,(1999) terbuat dari baja karbon terdiri dari 8 alur

mempunyai lebar 10 mm dan kedalaman 0.5 sampai4.0 mm

Gambar 5. Model Uji Fluiditas Qudong dkk, (1999)

b. Bahan

Mg-44%Al sebagai bahan coran, KCl, MgCl2, BaCl2

sebagai bahan dasar fluks.

c. Alat-alat yang digunakan

Dapur krusibel dengan bahan bakar arang,

thermokopel type K, jangka sorong, mikroskop optik,

Hidrofloride Acid(HF).

7/25/2019 26-494-1-PB

3/4

10 Pengaruh Perbedaan Temperatur Cetakan Logam TerhadapFluiditas dan Struktur Mikro Mg-44%Al

Gambar 4. Laju Pembekuan.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 FluiditasHubungan antara temperatur cetakan dan fluiditas

pada paduan Mg-44%Al ditunjukkan pada gambar 6,7 dan 8 Fluiditas meningkat pada temperaturpenuangan 650

oC dan 700

oC seiring dengan

peningkatan temperatur cetakan dan tebal cetakan.Fluiditas cenderung naik kecuali pada ketebalan 0,5mm dan 1 mm tidak terjadi peningkatan fluiditasseperti yang ditunjukkan pada gambar 6 dan 7. Hal

berbeda terjadi pada penuangan 750oC, fluiditas

cenderung menurun pada setiap ketebalan cetakan

seiring dengan meningkatnya temperatur cetakankecuali pada ketebalan 0,5 mm dan 1 mm tidak terjadi

penurunan fluiditas.

Gambar 6. Pengaruh panjang fluiditas terhadaptemperatur cetakan pada temperatur penuangan 650

oC

Cetakan yang tebal memiliki waktu pembekuan yanglebih lama. Ketebalan cetakan dibawah 1 mmmempunyai waktu pembekuan yang cepat sehingga

terjadi pembekuan lebih awal. Temperatur cetakanyang tinggi menyebabkan waktu pembekuan semakinlama yang menyebabkan fluiditas paduan Mg-44%Al

akan bertambah. Hal ini mendukung pernyataanQudong dkk, (1999), dan Sin dkk, (2004).

Gambar 7. Pengaruh panjang fluiditas terhadaptemperatur pada temperatur penuangan 700

oC

Gambar 8. Pengaruh panjang fluiditas terhadaptemperatur cetakan pada temperatur penuangan 750oC

0

20

40

60

80

100

120

50 100 150 200 250

Temperatur Cetakan (oC)

Flu

iditas(mm) 0,5 mm

1,0 mm

1,5 mm

2,0 mm

2,5 mm

3,0 mm

3,5 mm4,0 mm

0

20

40

60

80

100

120

50 100 150 200 250

Temperatur Cetakan (oC)

Fluiditas(mm) 0,5 mm

1,0 mm

1,5 mm

2,0 mm

2,5 mm

3,0 mm

3,5 mm

4,0 mm

0

20

40

60

80

100

120

50 100 150 200 250

Temperatur Cetakan (oC)

Fluiditas(mm) 0,5 mm

1,0 mm

1,5 mm

2,0 mm

2,5 mm

3,0 mm

3,5 mm

4,0 mm

7/25/2019 26-494-1-PB

4/4

JURNAL REKAYASA MESIN, VOL. 9 No. 1 MARET 2009 11

Fluiditas cenderung menurun pada temperaturpenuangan 750oC seiring dengan peningkatantemperatur cetakan, seperti ditunjukkan pada gambar4.4. Hal ini berkaitan dengan peningkatan viskositas.

Selain itu menurut Hua dkk, (2006).pada temperaturdiatas 700oC terbentuk fasa intermetalik yang akan

cenderung mengurangi fluiditas paduan magnesium.

4.2 Struktur Mikro

Gambar 9. Foto mikro paduan Mg-44%Al padaketebalan 3,5 mm dan temperatur penuangan 700

oC (

temperatur cetakan 100oC,

Gambar 10. Foto mikro paduan Mg-44%Al padaketebalan 3,5 mm dan temperatur penuangan 700

oC

temperatur temperatur cetakan 150oC

Gambar 11. Foto mikro paduan Mg-44%Al padaketebalan 3,5 mm dan temperatur penuangan 700oC

temperatur cetakan 200oC.

Proses penambahan temperatur cetakan naiknyagradien temperatur yang berakibat t dan daerah

constitutional supercooling mengecil. Pengecilandaerah constitutional supercooling berakibat strukturdendrit cenderung berkurang dan cenderung berbentukdendrit selular seiring dengan bertambahnya

temperatur cetakan. Bagian gelap ditepi dendrit adalahaluminium yang kaya padauan terlihat lebih tersebar

pada temperatur cetakan 200oC yang disebabkan

waktu difusi yang pendek.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Pada temperatur cetakan sampai 200o C terus terjadipeningkatan fluiditas pada temperatur penuangan650oC dan 700oC. Pada temperatur penuangan 750oC

terjadi penurunan panjang fluiditas pada setiapperbeadaan temperatur cetakan.

Semakin tinggi temperatur penuangan maka struktur

mikro yang dihasilkan cenderung semakin halus

Daftar Pustaka[1.]ASM Handbook, 1998, Casting, volume 15,

pp.798 810.

[2.]Barber, L.P., 2004, Characterization of theSolidification Behavior and ResultantMicrostructures of Magnesium-AluminumAlloys, Worcester Polytechnic Institute Degreeof Master Worcester Polytechnic Institute, pp 10-20

[3.]Campbell, J, dan Harding, R.A., 1994, TheFluidity of Molten Metals, Training in

Aluminium Application Technologies (Talat )

Lecture 3205, pp.2-4[4.]Sabatino, M.D., Arnberg, L., 2005, A Review on

the Fluidity of Al Based Alloys NorwegianUniversity of Science and Technology,Department of Materials Technology, A.Trondheim (Norway), pp 9-15

[5.]Surdia, T dan Saito, S., 1985, PengetahuanBahan Teknik, P.T Pradya Paramitha, Jakarta, pp143-145

[6.]Qudong, W., Yizhen, L., Xiaoqin, Z., Wenjiang,D., Yanping, Z., Qinghua, L. dan Lie, L., 1999,Study on the fluidity of AZ91 + xRE magnesiumalloy, Materials Science and Engineering A,

pp109-115 .

[7.]Sin, S.L., Dube, D., 2004, Influence of processparameter on fluidity of investment cat AZ91D

magnesium Alloy, Materials Science andEngineering A, pp 3442.